Автоматизированный метод анализа данных вариаций космических лучей и его применение в космической погоде

Данные космических лучей являются одним из важных факторов космической погоды. Космические лучи – это частицы высоких энергий, возникающие во Вселенной и охватывающее межзвездное пространство [1]. Вариации космических лучей разделяют на периодические и непериодические (аномальные). К периодическим относят 22-летние, 11-летние, 27-дневные и солнечно-суточные вариации. К аномальным относят Форбуш-эффекты, которые характеризуются резким внезапным изменением интенсивности потока космических лучей в периоды экстремальных солнечных событий. В регистрируемых данных космических лучей аномальные изменения имеют разную форму, включают резкие кратковременные повышения и понижения сложной спектральной структуры. Подобные особенности часто возникают накануне магнитных бурь и используются в качестве их предикторов [2]. Детектирование аномалий является сложной задачей и требует применения комплекса методов и средств.
В работе предложен метод анализа вариаций космических лучей, основанный на совмещении вейвлет-преобразования и нейронных сетей Автоэнкодер. Работа является продолжением исследования [3]. Построены численные операции реализации метода, оценены параметры для данных нейтронных мониторов станций Инувик (INVK, коор: 68.36, −133.72), Оулу (OULU, коор: 65.0544, 25.4681), и Туле (THUL, коор: 76.5, −68.7). Результаты подтвердили эффективность метода для детального анализа вариаций космических лучей и обнаружения Форбуш-эффектов разной интенсивности и продолжительности. Предлагаемая комбинация Автокодировщика с вейвлет-преобразованием позволяет адаптироваться под изменчивую структуру вариаций космических лучей и обеспечивает детектирование аномалий разной частотно-временной структуры.
Работа выполнена в рамках Государственного задания по теме “Физические процессы в системе ближнего космоса и геосфер при солнечных и литосферных воздействиях” (2021–2023 гг.), регистрационный номер АААА-А21-121011290003-0.